基于单向水声测距的海洋地震拖缆位置测量方法

摘要

基于单向水声测距的海洋地震拖缆位置测量方法，属于海洋地震勘探技术领域。本发明采用基于单向水声测距的海洋地震拖缆位置测量系统，测量任意三个水面单元的位置数据、待测水下单元的垂直位置数据和上述三个水面单元至待测水下单元的距离，计算得出待测水下单元的位置数据；使用各水下单元的位置数据，插值计算得出海洋地震拖缆各点的位置。本发明通过采用单向水声测距，仅需要测量系统在各水面单元安装声波发射装置，各水下单元安装声波接收装置，在增加水声测距作用距离的同时，减少声波发射器对水听器组的干扰；通过采用特征频段测距声波信号，简化了各水下单元对测距声波信号的识别方法，降低了测量系统和测量方法复杂度。

主权项

一种基于单向水声测距的海洋地震拖缆位置测量方法，其特征在于该方法包括下述步骤：(1)船载系统中的控制软件通过数据电缆发送校准时钟指令，各水面单元单片机接收指令，校准时钟，各水下单元单片机接收指令，校准时钟；(2)船载系统中的控制软件通过数据电缆发送准备测距指令，各水面单元单片机接收指令，开始以一定时间间隔记录由GPS接收装置算得的GPS位置数据，各水下单元单片机接收指令，开始以一定时间间隔记录由深度传感器测得的垂直位置数据；(3)船载系统中的控制软件通过数据电缆发送开始测距指令，各水面单元单片机接收指令，开启声波发射装置，在预定时刻以其独占的频段向水中发射特征频段测距声波信号，各水下单元单片机接收指令，开启声波接收装置；(4)各水下单元的声波接收装置相继接收到各水面单元发射的特征频段测距声波信号，前置放大器、带通滤波器和水下单元单片机对接收到的特征频段测距声波信号实时处理、识别，并记录各特征频段测距声波信号的接收时间；(5)船载系统中的控制软件通过数据电缆发送测距结束指令，各水面单元单片机接收指令，停止记录上述GPS位置数据，并通过数据电缆将上述GPS位置数据、特征频段测距声波信号的发射时间传输至船载系统中储存，各水下单元单片机接收指令，关闭声波接收装置，停止记录上述垂直位置数据，并将上述垂直位置数据和各特征频段测距声波信号的接收时间传输至船载系统中储存；(6)船载系统中的数据处理软件调用上述各水面单元的GPS位置数据、特征频段测距声波信号的发射时间，各水下单元的垂直位置数据、各特征频段测距声波信号的接收时间，进行综合处理、计算，便可以得出各水下单元的位置；(7)船载系统中的数据处理软件调用上述各水下单元的位置，使用插值的方法算出该次测量中海洋地震拖缆各点的位置；所述的步骤(4)中水下单元对特征频段测距声波信号的处理、识别方法为：1)水下单元换能器将接收到的连续声波信号转换为连续时域电压信号；2)前置放大器、带通滤波器对上述连续时域电压信号进行放大、滤波；3)水下单元单片机对上述经放大、滤波后的连续时域电压信号进行模‑数转换，将连续时域电压信号转换为连续时域数字信号；4)水下单元单片机将上述经模‑数转换的连续时域数字信号沿时间轴进行离散，将连续时域数字信号转换为离散时域数字信号；5)水下单元单片机对上述离散时域数字信号进行快速傅立叶变换，将离散时域数字信号转换为离散频域数字信号；6)水下单元单片机按照离散时间顺序，在各离散频域数字信号内对各特征频段进行搜索，若某特征频段的幅值超过预先设定的触发值，则认为在该离散频域数字信号对应的时刻，接收到使用该特征频段的测距声波信号。